Βασικές εκτιμήσεις για την επιλογή σωλήνων και βαλβίδων στον σχεδιασμό συστήματος

Στην βιομηχανική παραγωγή, την αστική κατασκευή και διάφορους τομείς μηχανικής,Τα συστήματα αγωγών διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο ως το αγγειακό δίκτυο που συνδέει τις διαδικασίες παραγωγής και εξασφαλίζει τη συνεχή λειτουργίαΤα συστήματα αυτά μεταφέρουν διάφορα υγρά, πετρέλαιο, αέρια και χημικά, αλλά ο σχεδιασμός, η εγκατάσταση και η συντήρηση τους παρουσιάζουν σημαντικές προκλήσεις.ιδιαίτερα όσον αφορά την τυποποιημένη διάταξη του μεγέθους των σωλήνων.

Διαφορετικές περιοχές χρησιμοποιούν διαφορετικά πρότυπα:το DN (ονομαστικό διάμετρο) του Διεθνούς Οργανισμού Τυποποίησης (ISO) και το NPS (ονομαστικό μέγεθος σωλήνα) της Αμερικανικής Εταιρείας Μηχανικών Μηχανικών (ASME)Η διαφορά αυτή απαιτεί ακριβή μετατροπή κατά τη διάρκεια διεθνών συνεργασιών, προμηθειών εξοπλισμού και υλοποίησης έργων.υπερβολική απώλεια πίεσης, ζημιές στον εξοπλισμό ή κινδύνους για την ασφάλεια.

Ο οδηγός αυτός παρέχει ολοκληρωμένες μεθόδους μετατροπής DN-NPS και στρατηγικές επιλογής βαλβίδων μέσω ανάλυσης με βάση τα δεδομένα, οι οποίες καλύπτουν:

• Βασικές έννοιες και τυποποιημένες διαφορές μεταξύ DN και NPS
• Μεθοδολογίες μετατροπής, συμπεριλαμβανομένων πινάκων αναφοράς, προσέγγισης και ακριβών υπολογισμών
• Πρακτικές τεχνικές μέτρησης σωλήνων (OD, περιφέρεια, ID)
• Βασικά κριτήρια επιλογής βαλβίδων: διαστάσεις σωλήνων, απαιτήσεις ροής, ονομαστικές πιέσεις και συμβατότητα μέσων
• Συγκριτική ανάλυση βαλβίδων με πλήρη διάτρηση έναντι βαλβίδων με μειωμένη διάτρηση
• Εφαρμογές ανάλυσης δεδομένων για βελτιστοποιημένο σχεδιασμό συστήματος

Το DN αντιπροσωπεύει μια τυποποιημένη μέθοδο μεγέθους για σωλήνες, εξαρτήματα και βαλβίδες σύμφωνα με τα μετρικά πρότυπα ISO.απλοποιεί τις προδιαγραφές των εξαρτημάτων σε εφαρμογές όπως η παροχή νερούΟι τυπικές τιμές DN (π.χ. DN15, DN25) αντιστοιχούν σε εύρους διαστάσεων και όχι σε ακριβείς μετρήσεις.

Το NPS χρησιμεύει ως η ανάλογη σύμβαση μεγέθους σύμφωνα με τα πρότυπα ASME, που χρησιμοποιείται κυρίως στις Ηνωμένες Πολιτείες.Οι ονομαστικές τιμές αυτές αντιπροσωπεύουν επίσης κατηγορίες διαστάσεων και όχι ακριβείς μετρήσεις..

Οι κύριες διαφορές είναι οι μονάδες μέτρησης (μιλιμέτρα έναντι ιντσών) και τα τυποποιημένα πλαίσια (ISO έναντι ASME).Ενώ το DN20 αντιστοιχεί στο NPS 3/4· απαιτείται προσεκτική αναφορά σε πίνακες μετατροπής.

Το NPS (standard size) δεν πρέπει να συγχέεται με το NPT (National Pipe Thread), το οποίο αναφέρεται ειδικά στα πρότυπα κωνικής πεταλούδας για διασυνδέσεις αδιάβροχες.

Οι τυποποιημένοι πίνακες παρέχουν την πιο απλή μέθοδο μετατροπής.

Για γρήγορες εκτιμήσεις:

• NPS 1/2" ≈ DN15
• Επικαιροποιημένη τιμή
• NPS 2" ≈ DN50

Σημείωση: Αυτές οι προσεγγίσεις φέρουν εγγενείς ανακρίβειες και δεν θα πρέπει να αντικαθιστούν ακριβείς υπολογισμούς για κρίσιμες εφαρμογές.

Για την τεχνική ακρίβεια:

• NPS = DN ÷ 25.4(σε χιλιοστά έως ίντσες)
• DN = NPS × 25.4(σε εκατοστά έως χιλιοστά)

Αυτοί οι τύποι προέρχονται από τον ακριβή συντελεστή μετατροπής 25,4 mm/inch, αν και οι πρακτικές εφαρμογές θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τις τυπικές διαμετρικές ανοχές.

Χρησιμοποιώντας σφραγίδες ή μετρήσεις με ταινία, προσδιορίστε την OD του σωλήνα και διασταυρώστε την με τα τυποποιημένα πίνακα διαστάσεων.

Για σωλήνες όπου η άμεση μέτρηση OD δεν είναι πρακτική, υπολογίζεται η OD από την περίμετρο (C) χρησιμοποιώντας:OD = C ÷ π(π≈3,14159).

Χρησιμοποιήστε εσωτερικούς σφραγίστες ή μετρητές διάτρησης για την άμεση μέτρηση του ID, ιδίως στις άκρες των σωλήνων ή στα σημεία πρόσβασης.

Τα ονομαστικά μεγέθη των βαλβίδων πρέπει γενικά να ταιριάζουν με τους σωλήνες σύνδεσης.

Ο συντελεστής ροής της βαλβίδας (Cv) δείχνει την ικανότητά της να περνά υγρό σε καθορισμένες διαφορές πίεσης (μετρούμενη σε γαλόνια ανά λεπτό σε 1 psi ΔP)..

Οι τάξεις πίεσης των βαλβίδων πρέπει να υπερβαίνουν τις μέγιστες λειτουργικές πιέσεις του συστήματος για να αποφευχθεί η βλάβη.

Επιλέξτε υλικά ανθεκτικά στα χαρακτηριστικά των υγρών, ανοξείδωτους χάλυβες για διαβρωτικά μέσα, πλαστικά για χημική αντοχή κλπ.

Διαθέτει εσωτερικές διαμέτρους που ταιριάζουν με τους συνδεδεμένους σωλήνες, ελαχιστοποιώντας τον περιορισμό ροής και την απώλεια πίεσης.

• Συστήματα υψηλής ροής
• Πυκνά υγρά
• Εφαρμογές που απαιτούν χοιροποίηση ή καθαρισμό

Ενσωματώνουν μικρότερα περάσματα ροής από τους σωλήνες σύνδεσης, προσφέροντας εξοικονόμηση κόστους εις βάρος της αυξημένης πτώσης της πίεσης.

• Γενικές βιομηχανικές εφαρμογές
• Συστήματα με περιορισμένες απαιτήσεις ροής
• Προγράμματα που λαμβάνουν υπόψη τον προϋπολογισμό

Ο αποτελεσματικός σχεδιασμός συστήματος απαιτεί δομημένα δεδομένα σχετικά με:

• Προδιαγραφές σωλήνων:Υλικό, διαστάσεις, τύποι συνδέσεων
• Ιδιότητες του υγρού:Δυσσωματικότητα, ιξώδεςτητα, εύρος θερμοκρασίας/πίεσης
• Παράμετροι βαλβίδας:Αξίες Cv, υλικά, μέθοδοι ενεργοποίησης
• Απαιτήσεις συστήματος:Ταχύτητες ροής, επιτρεπόμενες πτώσεις πίεσης

Οι βασικοί υπολογισμοί μηχανικής περιλαμβάνουν:

• Ανάλυση ροής:Λύσεις Darcy-Weisbach ή Hazen-Williams
• Μοντελοποίηση απώλειας πίεσης:Λογιστική των εξαρτημάτων, των αλλαγών υψόμετρου
• Μεγέθους βαλβίδας:Υπολογισμοί Cv με βάση τα συστήματα ΔP και Q
• Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης:Γενετικοί αλγόριθμοι για την ισορροπία κόστους/αποτελεσμάτων

Οι γραφικές αναπαραστάσεις (προφίλ πίεσης, χάρτες ταχύτητας ροής) ενισχύουν την επικύρωση του σχεδιασμού και την αντιμετώπιση προβλημάτων.

Μια χημική εγκατάσταση απαιτεί ανθεκτικές στη διάβρωση βαλβίδες για:

• Η ροή: 100 m3/h (≈ 440 GPM)
• Πίεση: 10 bar (≈145 psi)
• Υγρά: Διαβρωτικά υγρά
• Υλικό σωλήνων: ανοξείδωτο χάλυβα

Απαιτούμενη Cv σε 1 bar ΔP:

Cv = Q × √(SG/ΔP) = 440 × √(1/1) = 440

Επιλεγμένες βαλβίδες σφαίρας από ανοξείδωτο χάλυβα με πλήρη διάτρηση με:

• Βελτιωμένο βιογραφικό > 440
• Τάξη πίεσης ≥ ANSI 150
• Συμπλέκτες με φλάντζες που ταιριάζουν στον σωλήνα DN

Καθώς τα βιομηχανικά συστήματα γίνονται όλο και πιο περίπλοκα, η ενσωμάτωση της γνώσης των διαμετρικών προτύπων με τις αναλυτικές μεθοδολογίες γίνεται απαραίτητη για αποτελεσματικές και ασφαλείς λειτουργίες.Οι μελλοντικές εξελίξεις θα αξιοποιήσουν όλο και περισσότερο την μηχανική μάθηση και τις τεχνολογίες IoT για την προβλεπτική συντήρηση και τη δυναμική βελτιστοποίηση των υγρών δικτύων.